王振龍

（平煤神馬機(jī)械裝備集團(tuán)河南礦機(jī)有限公司，河南平頂山 467099）

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

王振龍

（平煤神馬機(jī)械裝備集團(tuán)河南礦機(jī)有限公司，河南平頂山 467099）

本文主要介紹了關(guān)于機(jī)電一體化在工程機(jī)械方面的一些應(yīng)用。機(jī)電一體化技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域的高級(jí)階段。就機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程而言，電子技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅是對(duì)能源和物質(zhì)資源的整合，而且更是對(duì)機(jī)械資源的整合，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)械工程技術(shù)更趨成熟。早期的自動(dòng)化技術(shù)主要是依靠機(jī)械機(jī)構(gòu)和機(jī)械原理來實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)時(shí)期的自動(dòng)化只是一種簡(jiǎn)單的機(jī)械自動(dòng)化，是電子技術(shù)的發(fā)展使機(jī)電結(jié)合得以實(shí)現(xiàn)，因此簡(jiǎn)化力學(xué)機(jī)制、提高自動(dòng)化水平已經(jīng)引起工程機(jī)械領(lǐng)域的高度重視。

機(jī)電一體化；工程機(jī)械；應(yīng)用

1 機(jī)電一體化及工程機(jī)械的概要

機(jī)電一體化是電子自動(dòng)化與機(jī)械裝置有效結(jié)合所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱，主要是指機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)功能、信息處理、機(jī)械運(yùn)用等方面引進(jìn)電子技術(shù)。

機(jī)電一體化的迅速發(fā)展使它成為一門新興學(xué)科，隨著時(shí)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將添加新的內(nèi)容。它的基本特點(diǎn)可以說是：機(jī)電一體化是從整體的觀念影響，運(yùn)用機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子信息技術(shù)、傳感技術(shù)、電力技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等多種技術(shù)，根據(jù)優(yōu)化組織目標(biāo)指導(dǎo)系統(tǒng)功能目標(biāo)的原則，合理布局各個(gè)單元，使各個(gè)單元功能化、有效化、簡(jiǎn)單化以及成熟化，從而使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最好的效果。由此而產(chǎn)生的整個(gè)功能系統(tǒng)，就成為機(jī)電一體化的產(chǎn)品或機(jī)電一體化的系統(tǒng)。

“機(jī)電一體化”包含“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面的概念。機(jī)電一體化技術(shù)不是僅僅簡(jiǎn)單組合、拼湊機(jī)械技術(shù)和電力電子技術(shù)，而是綜合這些技術(shù)使其完美結(jié)合在一起的技術(shù)。機(jī)電一體化與簡(jiǎn)單的機(jī)械與自動(dòng)化結(jié)合根本不同。機(jī)械工程技術(shù)從純技術(shù)一直發(fā)展到機(jī)械電氣化，都是屬代替和放大的體力的傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)，不能滿足日益發(fā)展的社會(huì)現(xiàn)實(shí)需要，更制約機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。隨后發(fā)展到成熟的機(jī)電一體化，其中的微型電路逐步取代機(jī)械構(gòu)造，通信技術(shù)不斷發(fā)展，能使各個(gè)部分有效結(jié)合在一起，還能完成以前很多不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，比如說實(shí)現(xiàn)檢測(cè)處理信息、顯示結(jié)果、控制與調(diào)節(jié)、故障與排除的自動(dòng)化等等。機(jī)電一體化不是簡(jiǎn)單的代替機(jī)械的體力勞動(dòng)的技術(shù)，而是使整個(gè)機(jī)械設(shè)備具備一定智能化的有效統(tǒng)一，判斷機(jī)械電氣化與機(jī)電一體化在功能上的本質(zhì)區(qū)別就是看設(shè)備是否有智能化的表現(xiàn)。

機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工程與電子自動(dòng)化的結(jié)合，沒有單一的自動(dòng)化，也沒有單一的機(jī)械工程技術(shù)，只有將二者有效結(jié)合起來才是成熟的機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)械自動(dòng)化的基礎(chǔ)是控制理論，所有的理論必須與現(xiàn)實(shí)的情況相結(jié)合才可以成為被我們利用的理論。

工程機(jī)械是指混凝土工程、大型橋梁鋪設(shè)、道路施工等所需的大型機(jī)械化施工工程所必需的機(jī)械裝備，稱為工程機(jī)械。它主要用于建設(shè)國(guó)防、能源工業(yè)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)工程和礦山生產(chǎn)等領(lǐng)域。

當(dāng)今社會(huì)的工程機(jī)械技術(shù)正處在一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代。自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)械液壓技術(shù)等有機(jī)結(jié)合組成機(jī)電一體化技術(shù),可以說是使機(jī)械的性能得到了大幅度的提升,如經(jīng)濟(jì)性，使用效率性等?，F(xiàn)在以微型計(jì)算機(jī)和小型處理系統(tǒng)為核心的電控裝置在現(xiàn)代工程機(jī)械中的使用已經(jīng)越來越多,電控技術(shù)已經(jīng)滲透到了工程機(jī)械的許多領(lǐng)域,如可以自動(dòng)找平的平地機(jī),可以自動(dòng)供料用的攤鋪機(jī),電子調(diào)速的汽油機(jī),攪拌設(shè)備的無人化管理,所有的工程機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)控與故障自我診斷與排除等，都充滿了現(xiàn)代的電控技術(shù)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,對(duì)于工程型的大型機(jī)械設(shè)備提高自動(dòng)化率有很大的必要,電力電子的應(yīng)用在工程型機(jī)械上是發(fā)展形勢(shì)的需要。特別是現(xiàn)在階段，我國(guó)普遍購(gòu)置設(shè)備價(jià)格昂貴，維修困難，電子技術(shù)的應(yīng)用不成熟，關(guān)于設(shè)備的機(jī)電一體化以及設(shè)備的維護(hù)管理必須引起相關(guān)部門及人員的高度重視。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械方面的應(yīng)用

2.1 機(jī)電一體化技術(shù)在煉鋼技術(shù)中應(yīng)用

在目前的國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)中，所使用的機(jī)電一體化系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)處理器為中心，把電腦、加熱設(shè)備、操控設(shè)備、顯示設(shè)備及儀器儀表等部位融合在一起，運(yùn)用技術(shù)組合的手段，使其可以協(xié)作，從而提高設(shè)備的使用效率以及使用年限。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和微型處理器技術(shù)的發(fā)展，煉鋼技術(shù)的發(fā)展異常迅速。電氣傳動(dòng)技術(shù)得益于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，直流傳動(dòng)必會(huì)被交流傳動(dòng)所取代，先進(jìn)的數(shù)學(xué)理論使得復(fù)雜的矢量運(yùn)算得以解決，交流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)正慢慢浮現(xiàn)出來。交流同步電機(jī)還是直流同步電機(jī)都可以被順滑地調(diào)速，并且交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼中不斷擴(kuò)大規(guī)模，使用越來越廣泛，這些都為煉鋼技術(shù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，當(dāng)然也為煉鋼企業(yè)做出了不可估量的貢獻(xiàn)，借著機(jī)電一體化的“東風(fēng)”，煉鋼技術(shù)必將迎來嶄新的一頁(yè)。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)在大型挖鉆機(jī)上的運(yùn)用

大型旋挖鉆機(jī)是這幾年各個(gè)重點(diǎn)工程使用的大型工程機(jī)械設(shè)備，其使用主要集中在大型打樁基礎(chǔ)施工中。國(guó)內(nèi)和國(guó)外不一樣，國(guó)內(nèi)的技術(shù)相對(duì)落后，而且人員熟練程度與使用技術(shù)都不是很到位，而在國(guó)外普遍都有很多的經(jīng)驗(yàn)，其配套設(shè)施、培訓(xùn)機(jī)制等都相對(duì)齊全，總的來看，國(guó)外的旋挖鉆機(jī)有更好的使用效果。有很多的旋挖鉆機(jī)的衍生產(chǎn)品出現(xiàn)，國(guó)外在該產(chǎn)品領(lǐng)域技術(shù)比較成熟，而且絕大部分市場(chǎng)都集中在幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家。旋挖鉆機(jī)因其使用過程及使用方法相對(duì)復(fù)雜，且在施工過程中對(duì)于精細(xì)度的要求很高，很多公司為了提高精細(xì)度以及操作方便化都采用了微處理器控制的方法，使機(jī)電一體化技術(shù)深入到大型旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用中去，并使該技術(shù)不斷的完善，才能推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的成熟。

2.3 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)中的機(jī)電一體化技術(shù)在這一時(shí)期必須放在重要的位置,隨著環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng)，機(jī)械原理、液壓技術(shù)和電力電子技術(shù)相輔相成地有效結(jié)合,都加強(qiáng)了煤礦機(jī)械的各種性能。目前以微型計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為核心的微電腦控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為一個(gè)現(xiàn)代煤礦所不可缺少的一部分。煤礦機(jī)械的諸多領(lǐng)域都已經(jīng)用到了電控技術(shù),如挖煤機(jī)和升降機(jī),提升機(jī)普遍運(yùn)用PLC調(diào)速系統(tǒng),挖煤機(jī)中PLC的變頻技術(shù)，煤礦機(jī)械安全監(jiān)控，故障報(bào)警，安全排查等等?？萍嫉陌l(fā)展終將影響每一個(gè)產(chǎn)業(yè),煤礦機(jī)械機(jī)電一體化的應(yīng)用只會(huì)給煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)增加便利。微機(jī)控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用將更加廣泛，維護(hù)起來也更加專業(yè)化。特別是，隨著我國(guó)進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)煤礦機(jī)械數(shù)量的逐年增加,煤礦機(jī)電管理部門的任務(wù)更加艱巨，所面臨的挑戰(zhàn)也將越來越多。如何使用好、管理好這些價(jià)格昂貴的煤礦機(jī)械,使其發(fā)揮最大的效率，是亟待解決及規(guī)范的問題。

2.4 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械智能機(jī)器人上的運(yùn)用

隨著科技的進(jìn)步，工程機(jī)械中智能型機(jī)器人需要將多種技術(shù)組合起來進(jìn)行工作，智能機(jī)器人對(duì)自適應(yīng)性控制的信息處理，有許多需要克服的困難與不足。工程機(jī)械想要更好地控制內(nèi)燃機(jī)的工作過程，需要氧和氮化物傳感器傳回有效的信號(hào)，激光平地機(jī)需要靠各種傳感器進(jìn)行傳回信號(hào)以及信號(hào)的再反饋才得以更好地使用。掘進(jìn)機(jī)和地下穿孔機(jī)要求以一定的軌跡穿越地下，類似于空中導(dǎo)彈，一般采用內(nèi)部導(dǎo)向的加速度計(jì)、傾斜計(jì)和陀螺儀和外部導(dǎo)向的激光技術(shù)。工程機(jī)械的智能機(jī)器人作業(yè)時(shí)，必須對(duì)作業(yè)對(duì)象的方向、位置、形體大小有所感知，需要利用視覺理解和圖像處理識(shí)別等技術(shù)。許多無人駕駛工程機(jī)械和遙控型機(jī)器人都是利用機(jī)電技術(shù)中的無線電通信控制技術(shù)。此外如果想要智能機(jī)器人的各個(gè)部位有效地組成一個(gè)整體，還必須要有一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，那就是是電液控制技術(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合機(jī)電一體化的基本理論以及相關(guān)技術(shù)的各種原理，使得各種大中型工程機(jī)械能快速地發(fā)展，用來滿足工程建設(shè)，提高利用效率。機(jī)電一體化制造是電子技術(shù)和微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、自控技術(shù)、通信技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，在此基礎(chǔ)上計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化技術(shù)就成為了現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的主要特征。結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵冶煉中微型計(jì)算機(jī)所建立的操作系統(tǒng)、在煤礦生產(chǎn)中各種機(jī)械的自動(dòng)控制、在工程機(jī)械型智能機(jī)器人的傳感器控制系統(tǒng)，都可看出隨著機(jī)電一體化技術(shù)的迅猛發(fā)展，微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，都將給工程機(jī)械更好的應(yīng)用提供更好的幫助。

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1003-5168(2014)04-0115-02